第二章第四节固体农业物料的流变性质及其测定.pptVIP

主 要 内 容 基本试验 所测定的性质为物料本身所固有的，与样品的几何形状、载荷状况或使用的仪器无关，例如弹性模量、泊松比、松弛时间等。 模拟试验通常用来测定如穿透力、挤压能、结实度等参数，样品质量、几何形状、试验速度等对所测定的参数有直接关系。 一、力和变形关系 二、弹性参数及其测定 二、弹性参数及测定原理 二、弹性参数及测定原理 二、弹性参数及测定原理 二、弹性参数及测定原理 二、弹性参数及测定原理 二、弹性参数及测定原理 二、弹性参数及测定原理 二、弹性参数及测定原理 二、弹性参数及测定原理 二、弹性参数及测定原理 二、弹性参数及测定原理 二、弹性参数及测定原理 二、弹性参数及测定原理 二、弹性参数及测定原理 三、粘弹性参数及测定 三、粘弹性参数及测定 三、粘弹性参数及测定 三、粘弹性参数及测定 三、粘弹性参数及测定 若已知常值应力 ，则零瞬时弹性模量 可根据瞬时应变 求出。 三、粘弹性参数及测定 三、粘弹性参数及测定 三、粘弹性参数及测定 三、粘弹性参数及测定 三、粘弹性参数及测定 三、粘弹性参数及测定 从应力松弛试验中得到的最重要的粘弹参数之一是应力松弛时间。如前所述，松弛时间是麦克斯韦体中应力衰减到初始应力的1/e所需要的时间。分析应力松弛数据的第一步是绘制应力对数和时间的关系曲线。如果得出的图线是直线，则物料具有麦克斯韦体特性，其松弛时间可由直线斜率确定。 三、粘弹性参数及测定 三、粘弹性参数及测定 三、粘弹性参数及测定 三、粘弹性参数及测定 在动态试验中试件的应变是由随时间作正弦变化的应力产生的。以频率 作周期性的实验，在数量上是与时间为 的试验等效的，这就有可能在非常短的时间内提供大量的实验数据。 三、粘弹性参数及测定 动态试验可分为四类： （1）正弦交变应力一应变法 (2) 共振法 (3) 超声脉冲法 (4) 机电阻抗法。 正弦交变应力一应变法以及共振法已被一些研究者用于说明各种农业物料的化学成分、质地和成熟度等特征。这里仅简单叙述正弦交变应力一应变法。 正弦交变应力一应变法 在正弦交变应力一应变法中，线性粘弹性物料受到正弦变化应力作用时，应变也将随应力以相同频率作正弦变化，并且滞后应力一个相位角 ，如果物料上施加的应力为 其中 为应力的振幅，ω是角频率，则应变为 正弦交变应力一应变法 正弦交变应力一应变法 应力和应变之间的相位角可从正弦变化的曲线中求出： 四、模拟试验 四、模拟试验 Thanks for your attention 由麦克斯韦体应力松弛方程式可知： 两边取对数得： 由上式可知，麦克斯韦体应力松弛方程式在半对数坐标系中是一条直线，其截距为 ，直线斜率为1/2.3Ts。 但是，在大多数情况下，应力对数和时间的关系曲线是非线性的。下图为小麦面团的应力松弛曲线。这时，物料的流变性质不能用一个麦克斯韦元件表示，需把一系列麦克斯韦元件以并联方式联结，构成了广义麦克斯韦模型。在这种情况下，将出现一个应力松弛时间谱。广义麦克斯韦模型的应力松弛时间可以利用逐次余数法确定。 试验表明，当紫花苜蓿茎秆的含水量为40％(w.b)，并在有底的圆筒内压缩到255kPa时，它的应力松弛特性可用四项指数项表示： 含水率为18.5%，变形为45.5%的豌豆，应力松弛曲线可用下式表示： t 静态或准静态试验的主要缺点: 第一，为了得到物料完整的粘弹性数据所需试验时间较长，这可能使生物物料引起化学和生理学的变化，这种变化将影响到物料的物理特性； 第二，在开始实验时很难做到施加一个真正的瞬时载荷或瞬时变形。 采用动态试验方法能有效地克服这些缺点。 （4）动态试验 像弹性模量等参数可在短时间内在各种频率和温度下测定。另外，动态试验时施加到物料上的应变特别小(通常在1%以内)，这保证了物料呈现线性粘弹性特性。在用线性粘弹性理论预测物料特性时保证小的应变是一项基本要求。 粘弹性物料变形时，部分能量作为势能贮存（在弹性元件中），部分能量消耗转化为热（在粘性元件中）。动态粘弹性可根据测定的复数模量 和相位角 加以确定。复数模量 与频率相关，它可分解成实部和虚部。实部对应于贮存能，虚部对应于损耗能。 式中 E1----实部或贮存模量 E2----虚部或损耗模量 复数模量